一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地質工程、隧道工程技術領域，尤其是涉及一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置。
【背景技術】
[0002]1938年美國墾務局在一座鋼制的虹吸管工程中，首先發現了膨脹土問題，隨后引起了廣泛關注。到上世紀60年代，膨脹土問題受到廣泛重視而相關研宄迅速發展。尤其涉及泥水平衡盾構隧道，在管片安裝后殘留漿液及地下水持續向隧道周邊土體滲透，膨脹土吸水后發生膨脹變形，在管片和周圍土體約束下產生膨脹力。以往研宄大多采用現場監測手段，然而，由于現場環境較為復雜且干擾因素較多，往往無法獲得真實有效的分析管片所受到的膨脹力及膨脹土膨脹范圍。綜上所述，目前尚無一款能夠測試膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力的試驗裝置。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服上述技術缺陷而提供的一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置，其特征在于，該裝置包括主體框架、測量系統和加水系統。
[0006]所述的主體框架包括模型箱、活動板、液壓千斤頂和試驗管片。所述的模型箱整體框架采用角鋼支撐，正立面采用固定鋼化玻璃，側立面采用固定鋼板，頂底面采用可拆卸鋼板；所述的側立面鋼板設有圓形開孔用于試驗管片穿越；所述的活動板包含上、下兩塊，位于模型箱內，可沿豎直方向移動，兩塊活動板中間為試驗膨脹土；所述的液壓千斤頂包括兩個，分別位于上活動板上方和下活動板下方，用于對試驗膨脹土施加豎向荷載；所述的試驗管片采用相似材料制作，與側立面圓形開孔緊密連接。
[0007]所述的測量系統包括若干土壓力計、若干孔隙水壓力計、若干應變片和數據采集儀。所述的土壓力計和孔隙水壓力計分別布設于活動板內表面以及試驗管片周邊；所述的土壓力計用于測量試驗管片周邊試驗膨脹土應力分布；所述的孔隙水壓力計用于測量試驗管片周邊試驗膨脹土孔隙水壓力分布；所述的應變片粘貼在試驗管片內、外兩側，用于測量管片變形；所述的數據采集儀用于采集并記錄土壓力計、孔隙水壓力計和應變片測量數據。
[0008]所述的加水系統包括蠕動泵、軟管和毛細管。所述的蠕動泵能夠精確控制輸水速率；所述的毛細管從試驗管片分多個方向將水均勻導入試驗管片與試驗膨脹土接觸帶。
[0009]本發明的使用:首先將模型箱頂板、上液壓千斤頂和上活動板拆除，安裝試驗管片并粘貼應變片，向模型箱內填放試驗膨脹土并分層擊實，同時埋設測量所需土壓力計與孔隙水壓力計，當試驗膨脹土填放至預設高度時在其上方分別放置上活動板、上液壓千斤頂和模型箱頂板，通過上下液壓千斤頂向試驗膨脹土施加軸向荷載。設定蠕動泵輸水速率，水依次通過軟管、毛細管均勻進入試驗管片與試驗膨脹土接觸帶。利用數據采集儀采集并記錄試驗膨脹土各測量點土壓力、孔隙水壓力和管片變形數據。
[0010]本發明技術方案的有益效果:
[0011]本發明能夠精確測量泥水平衡盾構隧道管片所受到的膨脹力及膨脹土膨脹范圍，彌補已有方法不足，能夠為工程地質、隧道工程等相關領域提供泥水平衡盾構隧道膨脹土膨脹性能參數。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的裝置正立面結構示意圖；
[0013]圖2為本發明的裝置側立面結構示意圖；
[0014]圖1中，I為模型箱，2為試驗膨脹土，3為試驗管片，4為活動板，5為液壓千斤頂，6為液壓泵，7為蠕動泵，8為軟管，9為毛細管，10為土壓力計，11為孔隙水壓力計，12為應變片，13為數據采集儀。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0016]實施例
[0017]具體實施例中，如圖1所示，該裝置包括模型箱I，試驗膨脹土 2，試驗管片3，活動板4，液壓千斤頂5，液壓泵6，蠕動泵7，軟管8，毛細管9，土壓力計10，孔隙水壓力計11，應變片12，數據采集儀13。
[0018]模型箱I側立面設有圓形開孔用于試驗管片3穿越。活動板4包含上、下兩塊，位于模型箱I內，可沿豎直方向移動，兩塊活動板4中間為試驗膨脹土 2。液壓千斤頂5包括兩個，分別位于上活動板4上方和下活動板4下方，用于對試驗膨脹土 2施加豎向荷載。
[0019]土壓力計10和孔隙水壓力11計分別布設于活動板4內表面和試驗管片3周邊，用于測量試驗膨脹土 2應力和孔隙水壓力分布，應變片12粘貼在試驗管片3內、外兩側，用于測量試驗管片3變形，數據采集儀13用于采集并記錄測量數據。
[0020]如圖2所示，毛細管9從試驗管片3八個方向將水均勻導入試驗管片3與試驗膨脹土 2接觸帶。
[0021]裝置使用時，首先將模型箱I頂板、上液壓千斤頂5和上活動板4拆除，安裝試驗管片3并粘貼應變片12，向模型箱I內填放試驗膨脹土 2并分層擊實，同時埋設測量所需土壓力計10與孔隙水壓力計11，當試驗膨脹土 2填放至預設高度時在其上方分別放置上活動板4、上液壓千斤頂5和模型箱I頂板，通過上下液壓千斤頂5向試驗膨脹土 2施加軸向荷載。設定蠕動泵7輸水速率，水依次通過軟管8、毛細管9均勻進入試驗管片3與試驗膨脹土 2接觸帶。利用數據采集儀13采集并記錄試驗膨脹土各測量點土壓力、孔隙水壓力和管片變形數據。
【主權項】
1.一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置，其特征在于，該裝置包括主體框架、測量系統和加水系統； 所述的主體框架包括模型箱、活動板、液壓千斤頂和試驗管片。所述的模型箱整體框架采用角鋼支撐，正立面采用固定鋼化玻璃，側立面采用固定鋼板，頂底面采用可拆卸鋼板；所述的側立面鋼板設有圓形開孔用于試驗管片穿越；所述的活動板包含上、下兩塊，位于模型箱內，可沿豎直方向移動，兩塊活動板中間為試驗膨脹土；所述的液壓千斤頂包括兩個，分別位于上活動板上方和下活動板下方，用于對試驗膨脹土施加豎向荷載；所述的試驗管片采用相似材料制作，與側立面圓形開孔緊密連接； 所述的測量系統包括若干土壓力計、若干孔隙水壓力計、若干應變片和數據采集儀；所述的土壓力計和孔隙水壓力計分別布設于活動板內表面以及試驗管片周邊；所述的土壓力計用于測量試驗管片周邊試驗膨脹土應力分布；所述的孔隙水壓力計用于測量試驗管片周邊試驗膨脹土孔隙水壓力分布；所述的應變片粘貼在試驗管片內、外兩側，用于測量管片變形；所述的數據采集儀用于采集并記錄土壓力計、孔隙水壓力計和應變片測量數據； 所述的加水系統包括蠕動泵、軟管和毛細管。所述的蠕動泵能夠精確控制輸水速率；所述的毛細管從試驗管片分多個方向將水均勻導入試驗管片與試驗膨脹土接觸帶。
【專利摘要】本發明是一種膨脹土地區泥水平衡盾構隧道管片受力分析試驗裝置，其特征在于，該裝置包括主體框架、測量系統和加水系統；主體框架包括模型箱、活動板、液壓千斤頂和試驗管片；測量系統包括土壓力計、孔隙水壓力計、應變片和數據采集儀；加水系統包括蠕動泵、軟管和毛細管。液壓千斤頂向試驗膨脹土施加軸向荷載，加水系統通過毛細管以穩定速率向試驗管片與試驗膨脹土接觸帶均勻輸水。利用數據采集儀采集并記錄試驗膨脹土各測量點土壓力、孔隙水壓力和管片變形數據。本發明能夠精確測量泥水平衡盾構隧道管片所受到的膨脹力及膨脹土膨脹范圍，彌補已有方法不足，能夠為工程地質、隧道工程等相關領域提供泥水平衡盾構隧道膨脹土膨脹性能參數。
【IPC分類】G01L5/00, G01N19/00
【公開號】CN104931414
【申請號】CN201510340794
【發明人】王建秀, 劉笑天, 殷堯, 吳林波
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月18日